本發(fā)明屬于空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種考慮負(fù)載均衡與磁盤效率的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

地理信息系統(tǒng)在城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越普及，需要著重解決由于用戶的密集訪問所帶來的無限帶寬需求(infinitebandwidth)、無限容量需求(infinitecapacity)以及無限處理能力需求(infiniteprocessingcapability)，分布式系統(tǒng)為海量空間數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)和訪問服務(wù)成為解決上述問題的有效途徑之一。目前傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)，如nasaworldwind等，通常采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織方法，其主要是利用數(shù)據(jù)本身的固有特性(位置、屬性)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布存儲(chǔ)，該方法的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是查找索引效率較高，但其也存在用戶訪問需求匹配度不夠、部分存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)熱度高、訪問服務(wù)排隊(duì)長、負(fù)載不均衡等問題。

在信息處理領(lǐng)域，針對(duì)數(shù)據(jù)的分布存儲(chǔ)等研究相對(duì)較多，相應(yīng)算法策略包括動(dòng)態(tài)布局策略、sp策略及pb策略、數(shù)據(jù)融合(合并)與數(shù)據(jù)分塊技術(shù)以及k-means聚類等^[1～3]。其中動(dòng)態(tài)布局策略在每次數(shù)據(jù)訪問請(qǐng)求之后更新現(xiàn)有數(shù)據(jù)布局，以實(shí)時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)布局；sp策略及pb策略通過最小化服務(wù)時(shí)間方差實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；而k-means聚類則通過兩階段算法動(dòng)態(tài)部署數(shù)據(jù)集，使每個(gè)數(shù)據(jù)中心處理的計(jì)算數(shù)都非常接近。但這些算法大部分都是針對(duì)專門的應(yīng)用系統(tǒng)，或者為了計(jì)算的負(fù)載均衡進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者其布局更新策略難以滿足“大數(shù)據(jù)”的應(yīng)用需求。

專門針對(duì)空間數(shù)據(jù)的組織策略則包括基于概率潛語義分析(plsa)^[4]和基于特征匹配^[5]的小文件合并策略，以及基于并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)分布算法(apsa)^[6]等，前兩者主要通過數(shù)據(jù)合并存儲(chǔ)和組織，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的連續(xù)批量讀取，重點(diǎn)考慮的是磁盤i/o效率。后者則利用訪問相關(guān)性分布存儲(chǔ)和組織數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)并發(fā)訪問和系統(tǒng)的負(fù)載均衡，重點(diǎn)考慮的是網(wǎng)絡(luò)i/o效率，但上述算法策略都只考慮了空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織在某一個(gè)層面的局部要求，缺乏全局協(xié)同。

總之，現(xiàn)有的單純從提高地理信息系統(tǒng)并發(fā)能力的角度分布存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的方法或通過合并存儲(chǔ)提高空間數(shù)據(jù)連續(xù)讀取效率的方法，都不能同時(shí)滿足地理信息系統(tǒng)負(fù)載均衡需求和高效磁盤i/o需求。

文中涉及如下參考文獻(xiàn)：

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種考慮負(fù)載均衡與磁盤效率的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明思路為：

首先，按照分布式地理信息系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)量長度，對(duì)空間數(shù)據(jù)的訪問日志信息進(jìn)行分段。然后，統(tǒng)計(jì)各子段內(nèi)空間數(shù)據(jù)訪問次數(shù)，以計(jì)算空間數(shù)據(jù)相互間的平均訪問并發(fā)度。最后，按照平均訪問并發(fā)度將熱點(diǎn)空間數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)于分布式地理信息系統(tǒng)的不同服務(wù)器，以提高分布式地理信息系統(tǒng)的整體負(fù)載均衡性能。與此同時(shí)，對(duì)各服務(wù)器中空間數(shù)據(jù)，從空間數(shù)據(jù)的訪問日志信息中抽取屬于該服務(wù)器的子訪問日志信息，并依照子訪問日志信息計(jì)算空間數(shù)據(jù)的平均訪問連續(xù)度；根據(jù)平均訪問連續(xù)度、存儲(chǔ)效率、空間數(shù)據(jù)大小，計(jì)算連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)數(shù)量，將每個(gè)服務(wù)器中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)組織，以提高空間數(shù)據(jù)的服務(wù)器磁盤i/o效率。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一、考慮負(fù)載均衡與磁盤效率的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織方法，包括：

步驟1，空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度計(jì)算，本步驟進(jìn)一步包括：

1.1從分布式地理信息系統(tǒng)中獲得用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)文件的訪問日志信息a＝(a1,a2,…,am)和t＝(t1,t2,…,tm)，am和tm分別表示用戶第m次訪問的空間數(shù)據(jù)文件的標(biāo)識(shí)和訪問絕對(duì)時(shí)間，m＝1,2,...m，m為用戶訪問的總次數(shù)；

1.2記分布式地理信息系統(tǒng)中服務(wù)器數(shù)量為c，以c個(gè)元素為一組對(duì)a中元素順次劃分，獲得若干子段ak；

1.3統(tǒng)計(jì)各空間數(shù)據(jù)文件在各子段ak上的訪問次數(shù)；

1.4對(duì)任意兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件，分別計(jì)算該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在各子段ak上的并發(fā)度，所有并發(fā)度的平均值即該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件間的平均訪問并發(fā)度；

所述的并發(fā)度采用如下方法計(jì)算：記任意兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件為fn1和fn2，則fn1和fn2在子段ak上的并發(fā)度rkn1和rkn2分別為fn1和fn2在子段ak上的訪問次數(shù)；

步驟2，空間數(shù)據(jù)文件的多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布，本步驟進(jìn)一步包括：

2.1將步驟1所得的平均訪問并發(fā)度構(gòu)建成平均訪問并發(fā)度矩陣ξ，ξ中第i行第j列的元素即第i個(gè)和第j個(gè)空間數(shù)據(jù)文件間的平均訪問并發(fā)度；

2.2從ξ中找到最大的平均訪問并發(fā)度ξmax，令ξ中主對(duì)角線元素值為ξmax；構(gòu)建與ξ大小相同的最大平均訪問并發(fā)度矩陣，其中所有元素值均為ξmax；最大平均訪問并發(fā)度矩陣減去ξ，得轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣ξ′；

2.3從ξ′中搜索各服務(wù)器的分布存儲(chǔ)模式，具體為：

2.3a重新排列ξ′中元素，使ξ′的度最小，將重新排列后的ξ′記為ξ′'；

2.3b從ξ′'的第1行開始，計(jì)算當(dāng)前行x中非零元素長度lx，x表示當(dāng)前行的行號(hào)；

2.3c以ξ′'當(dāng)前行x中第一個(gè)非零元素為頂點(diǎn)，取大小為lx×lx的上三角矩陣ux；

2.3d遍歷當(dāng)前上三角矩陣ux中元素，找出最大元素，將該最大元素所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在第x個(gè)服務(wù)器上的分布存儲(chǔ)模式值pxij設(shè)為1，i和j為該最大元素在ξ′中的行號(hào)和列號(hào)；然后，以該最大元素為頂點(diǎn)，重新取大小為lx×lx的上三角矩陣ux，重復(fù)循環(huán)本步驟，直至找到qx個(gè)空間數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器；循環(huán)終止即獲得存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器的空間數(shù)據(jù)文件的分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n，qx表示第x個(gè)服務(wù)器中存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量，該值根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量靈活設(shè)置；

2.3e根據(jù)分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n，從ξ′'中刪除存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器的所有空間數(shù)據(jù)文件所對(duì)應(yīng)的行和列；

2.3f判斷是否找到c個(gè)分布存儲(chǔ)模式，若找到，結(jié)束，執(zhí)行步驟2.4；否則，令x＝x+1，然后執(zhí)行步驟2.3b；

2.4根據(jù)分布存儲(chǔ)模式，將空間數(shù)據(jù)文件分布存儲(chǔ)到各服務(wù)器；

步驟3，空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度計(jì)算，本步驟進(jìn)一步包括：

3.1抽取各服務(wù)器存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件的訪問日志信息ax和tx，記為子訪問日志信息；

對(duì)各服務(wù)器分別執(zhí)行：

3.2以h個(gè)元素為一組分別對(duì)該服務(wù)器的tx和ax中元素順次劃分，獲得若干子段txw和axw；h為用戶訪問空間數(shù)據(jù)文件時(shí)的瀏覽路徑深度，通過預(yù)測(cè)獲得；

3.3對(duì)存儲(chǔ)于該服務(wù)器的任意兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件，分別計(jì)算該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在各子段txw上的平均訪問時(shí)間差，所有子段txw上的平均訪問時(shí)間差的平均值即該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在該服務(wù)器上的平均訪問間隔距離；同時(shí)，還分別計(jì)算該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在各子段axw上的并發(fā)度，所有并發(fā)度的平均值即該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在該服務(wù)器的平均訪問并發(fā)度；

3.4該兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離的比值，即平均訪問連續(xù)度；

步驟4，空間數(shù)據(jù)文件的連續(xù)存儲(chǔ)組織，本步驟進(jìn)一步包括：

4.1根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件大小和高效磁盤i/o需求，計(jì)算要連續(xù)存儲(chǔ)在單個(gè)磁盤分片上的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量h0；

對(duì)各服務(wù)器分別執(zhí)行：

4.2初始化當(dāng)前平均訪問連續(xù)度序列，具體為：以服務(wù)器存儲(chǔ)的任意空間數(shù)據(jù)文件為基準(zhǔn)，獲得基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件和服務(wù)器存儲(chǔ)的其他空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度序列，即初始化的當(dāng)前平均訪問連續(xù)度序列；

4.3更新當(dāng)前平均訪問連續(xù)度序列，具體為：將當(dāng)前平均訪問連續(xù)度序列中最大值對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件序號(hào)記為nmax，以序號(hào)為nmax的空間數(shù)據(jù)文件為基準(zhǔn)，重新獲得基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件和其他空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度序列；

4.4從當(dāng)前平均訪問連續(xù)度序列中選擇最大的(h-1)個(gè)元素，將該(h-1)個(gè)元素所對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件和序號(hào)為nmax的空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)于服務(wù)器sx的磁盤上，然后執(zhí)行步驟4.5；

空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)于服務(wù)器sx的磁盤上，具體為：

按照與基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度從大到小，對(duì)該(h-1)個(gè)元素所對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件和序號(hào)為nmax的空間數(shù)據(jù)文件進(jìn)行排序，對(duì)排序后的空間數(shù)據(jù)文件以h0個(gè)為一組進(jìn)行分組，剩余不夠1組的空間數(shù)據(jù)文件不分組，將所獲得的各組空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)于服務(wù)器sx的不同磁盤分片上；

4.5將h個(gè)空間數(shù)據(jù)文件中，已連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度設(shè)置為0，返回步驟4.4繼續(xù)執(zhí)行，直至所有空間數(shù)據(jù)文件被連續(xù)存儲(chǔ)或者未連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量小于h0，若未連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量小于h0，將這些剩余的空間數(shù)據(jù)文件儲(chǔ)于同一磁盤分片。

子步驟1.2中，若a元素?cái)?shù)量不是c的整倍數(shù)，丟棄a中排列最前面的部分元素，以使剩余元素?cái)?shù)量為c的整倍數(shù)，之后再對(duì)a中元素進(jìn)行順次劃分。

子步驟2.4具體為：

對(duì)各服務(wù)器的分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n分別執(zhí)行：

從px＝(pxij)n×n中找到qx行，且qx中每行均存在至少1個(gè)元素不為0；將所找到的qx行的行號(hào)作為標(biāo)識(shí)，將標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到該服務(wù)器。

子步驟3.1具體為：

對(duì)各服務(wù)器sx分別執(zhí)行：

初始化服務(wù)器sx對(duì)應(yīng)的子訪問日志信息為ax＝a＝(a1,a2,…,am)和tx＝t＝(t1,t2,…,tm)；

記服務(wù)器sx的分布存儲(chǔ)模式為px＝(pxij)n×n，遍歷分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n的所有行，判斷當(dāng)前行是否存在非零元素，若不存在，將該行的行號(hào)作為目標(biāo)標(biāo)識(shí)，將ax中和目標(biāo)標(biāo)識(shí)相同的元素刪除，同時(shí)刪除tx中對(duì)應(yīng)的元素；當(dāng)所有行遍歷完成，最后的ax和tx即服務(wù)器sx的子訪問日志信息。

子步驟3.3中，所述的平均訪問時(shí)間差采用如下方法獲得：

若兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在子段txw上同時(shí)出現(xiàn)，將第β次出現(xiàn)的fn1和fn2作為一組，計(jì)算同組內(nèi)fn1和fn2在子段txw上所出現(xiàn)的絕對(duì)時(shí)間的差值，所有組的絕對(duì)時(shí)間的差值的平均值即fn1和fn2的平均訪問時(shí)間差；β＝1,2，…b，b為fn1和fn2在子段txw上出現(xiàn)次數(shù)中的較小值；

若fn1和fn2在子段txw上未出現(xiàn)或未同時(shí)出現(xiàn)，則fn1和fn2在子段txw上的平均訪問時(shí)間差設(shè)為1。

子步驟4.1中，需要連續(xù)存儲(chǔ)在單個(gè)磁盤分片上的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量其中，表示上取整，fsize為單個(gè)空間數(shù)據(jù)文件大小，dsize為磁盤分片存儲(chǔ)空間大小。

二、考慮負(fù)載均衡與磁盤效率的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織系統(tǒng)，包括：

(1)空間數(shù)據(jù)平均訪問并發(fā)度計(jì)算單元，用于基于空間數(shù)據(jù)文件同時(shí)被用戶訪問請(qǐng)求的次數(shù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度；

所述的空間數(shù)據(jù)平均訪問并發(fā)度計(jì)算單元進(jìn)一步包括：

訪問日志信息記錄模塊，用于記錄分布式地理信息系統(tǒng)中用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)文件的訪問日志信息；

訪問日志信息分段模塊，用于根據(jù)分布式地理信息系統(tǒng)中服務(wù)器數(shù)量，將訪問日志信息分成多個(gè)子段；

訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊，用于統(tǒng)計(jì)各訪問日志信息子段中各空間數(shù)據(jù)的訪問次數(shù)；

平均訪問并發(fā)度計(jì)算模塊，用于根據(jù)從各訪問日志信息子段統(tǒng)計(jì)得到的空間數(shù)據(jù)訪問次數(shù)，計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度；

(2)空間數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元，用于根據(jù)分布式地理信息系統(tǒng)負(fù)載均衡需求，按照空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度，將空間數(shù)據(jù)文件分布存儲(chǔ)到分布式地理信息系統(tǒng)的所有服務(wù)器；

所述的空間數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元進(jìn)一步包括：

平均訪問并發(fā)度矩陣生成模塊，用于將空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度組織成平均訪問并發(fā)度矩陣；

平均訪問并發(fā)度矩陣變換模塊，用于將平均訪問并發(fā)度矩陣進(jìn)行最大最小轉(zhuǎn)換；

平均訪問并發(fā)度矩陣搜索模塊，用于從轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣搜索空間數(shù)據(jù)文件的多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式；

多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布模塊，用于利用多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式，將空間數(shù)據(jù)文件分布存儲(chǔ)到分布式地理信息系統(tǒng)的所有服務(wù)器；

(3)平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元，用于根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件夾同時(shí)被用戶訪問的平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離，統(tǒng)計(jì)計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度；

所述的平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元進(jìn)一步包括：

訪問日志抽取模塊，用于按照多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式從訪問日志信息中抽取各服務(wù)器存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)文件的子訪問日志信息；

訪問間隔計(jì)算模塊，用于利用抽取的子訪問日志信息計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問間隔距離；

平均訪問連續(xù)度計(jì)算模塊，用于利用平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度；

(4)連續(xù)存儲(chǔ)組織單元，用于根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度，將分布式地理信息服務(wù)器中的空間數(shù)據(jù)文件進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)組織；

所述的連續(xù)存儲(chǔ)組織單元進(jìn)一步包括：

連續(xù)存儲(chǔ)規(guī)模計(jì)算模塊，用于根據(jù)空間數(shù)據(jù)大小和高效磁盤i/o需求，計(jì)算需要連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量；

連續(xù)度排序模塊，用于以任意空間數(shù)據(jù)文件為基準(zhǔn)，根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度，對(duì)所有其它空間數(shù)據(jù)文件的連續(xù)度進(jìn)行排序；

連續(xù)存儲(chǔ)組織模塊，用于將基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件和按照空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)規(guī)模及按照平均訪問連續(xù)度高低選擇的其它空間數(shù)據(jù)文件一起連續(xù)存儲(chǔ)于分布地理信息系統(tǒng)服務(wù)器。

分布式地理信息系統(tǒng)中，為提高系統(tǒng)負(fù)載均衡性能，需要將被同時(shí)訪問的空間數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)；為提高磁盤存儲(chǔ)效率，需要將被訪問的空間數(shù)據(jù)合并存儲(chǔ)；這樣就導(dǎo)致用戶訪問服務(wù)的負(fù)載均衡要求和磁盤存儲(chǔ)服務(wù)的并行讀取要求之間的矛盾需求，單純考慮負(fù)載均衡或磁盤存儲(chǔ)效率，勢(shì)必?fù)p害另一方面的性能。本發(fā)明則可解決該問題，利用空間數(shù)據(jù)的并發(fā)度，將同時(shí)訪問的空間數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)的同時(shí)，利用服務(wù)器內(nèi)部空間數(shù)據(jù)的連續(xù)度，將需要連續(xù)訪問的空間數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)，以在滿足負(fù)載均衡要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)被訪問空間數(shù)據(jù)的有效批量讀取，保障了地理信息系統(tǒng)的存儲(chǔ)效率，具有較好的工程實(shí)踐性，適用于大規(guī)模分布式環(huán)境下地理信息系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件的并發(fā)度將同時(shí)被訪問的空間數(shù)據(jù)文件分布存儲(chǔ)在不同的服務(wù)器上，以實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的并行訪問和服務(wù)，提高系統(tǒng)整體的負(fù)載均衡率；利用存儲(chǔ)在相同服務(wù)器上的空間數(shù)據(jù)文件的連續(xù)度，將連續(xù)度高的空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)在服務(wù)器的磁盤空間內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)從磁盤空間的有效批量讀取，減少磁盤搜索和磁頭移動(dòng)，提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的i/o效率。

(2)本項(xiàng)目受國家自然科學(xué)基金資助完成(基金號(hào)：41671382，41271398)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明空間數(shù)據(jù)平均訪問并發(fā)度計(jì)算單元的功能模塊示意圖；

圖3是本發(fā)明空間數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元的功能模塊示意圖；

圖4是本發(fā)明空間數(shù)據(jù)平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元的功能模塊示意圖；

圖5是本發(fā)明空間數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)組織單元的功能模塊示意圖；

圖6是本發(fā)明方法的系統(tǒng)流程圖。

具體實(shí)施方式

分布式地理信息系統(tǒng)在面對(duì)大規(guī)模用戶訪問時(shí)，由于磁盤的讀取速度較慢，又為了避免服務(wù)器單點(diǎn)實(shí)效，提高系統(tǒng)整體服務(wù)性能等，需要將同時(shí)被訪問的空間數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)在不同的服務(wù)器，以提高負(fù)載均衡性能；同時(shí)，將連續(xù)訪問的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器的連續(xù)磁盤空間，以減少磁頭的搜索和移動(dòng)，提高存儲(chǔ)性能。而綜合考慮地理信息系統(tǒng)的以上兩個(gè)方面的要求進(jìn)行空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分布存儲(chǔ)組織，是滿足分布式地理信息系統(tǒng)大規(guī)模用戶訪問服務(wù)性能的有效途徑。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種考慮負(fù)載均衡與磁盤效率的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組織方法，通過將平均訪問并發(fā)度高的數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)于不同服務(wù)器，以保證負(fù)載均衡性能。同時(shí)，在同一個(gè)服務(wù)器內(nèi)部，將平均訪問連續(xù)度高的空間數(shù)據(jù)，根據(jù)存儲(chǔ)效率進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)組織，以減少磁頭移動(dòng)距離，提高存儲(chǔ)效率。該方法能同時(shí)滿足上層網(wǎng)絡(luò)i/o和底層磁盤i/o的矛盾需求，且能根據(jù)當(dāng)前分布式地理信息系統(tǒng)的運(yùn)行，自動(dòng)獲得所需要的訪問日志信息，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)屬性、用戶屬性和地理信息系統(tǒng)服務(wù)器屬性的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

以下對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)施提供詳細(xì)建議說明。

如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括空間數(shù)據(jù)平均訪問并發(fā)度計(jì)算單元(100)、空間數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元(200)、空間數(shù)據(jù)平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元(300)和空間數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)組織單元(400)?？臻g數(shù)據(jù)平均訪問并發(fā)度計(jì)算單元(100)用于基于空間數(shù)據(jù)文件同時(shí)被用戶訪問請(qǐng)求的次數(shù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度?？臻g數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元(200)用于根據(jù)分布式地理信息系統(tǒng)負(fù)載均衡需求，按照空間數(shù)據(jù)的平均訪問并發(fā)度，將空間數(shù)據(jù)均勻分布存儲(chǔ)到分布式地理信息的所有服務(wù)器中?？臻g數(shù)據(jù)平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元(300)用于根據(jù)空間數(shù)據(jù)同時(shí)被用戶訪問的平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離統(tǒng)計(jì)，計(jì)算空間數(shù)據(jù)的平均訪問連續(xù)度?？臻g數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)組織單元(400)用于根據(jù)空間數(shù)據(jù)的平均訪問連續(xù)度，將分布式地理信息服務(wù)器中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)組織。

如圖2所示，空間數(shù)據(jù)平均訪問并發(fā)度計(jì)算單元(100)進(jìn)一步包括訪問日志信息記錄模塊(101)、訪問日志信息分段模塊(102)、訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊(103)和平均訪問并發(fā)度計(jì)算模塊(104)。其中，訪問日志信息記錄模塊(101)用于記錄分布式地理信息系統(tǒng)中用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)的訪問日志信息；訪問日志信息分段模塊(102)用于根據(jù)分布式地理信息系統(tǒng)中服務(wù)器的數(shù)量，將所記錄的空間數(shù)據(jù)的訪問日志信息分成多個(gè)子段；訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊(103)用來統(tǒng)計(jì)各子段中各空間數(shù)據(jù)的訪問次數(shù)；平均訪問并發(fā)度計(jì)算模塊(104)用來根據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的各空間數(shù)據(jù)的訪問次數(shù)，計(jì)算空間數(shù)據(jù)相互間的平均訪問并發(fā)度。

如圖3所示，空間數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元(200)進(jìn)一步包括平均訪問并發(fā)度矩陣生成模塊(201)、平均訪問并發(fā)度矩陣變換模塊(202)、平均訪問并發(fā)度矩陣搜索模塊(203)和多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布模塊(204)。其中，平均訪問并發(fā)度矩陣生成模塊(201)用來將平均訪問并發(fā)度組織成平均訪問并發(fā)度矩陣；平均訪問并發(fā)度矩陣變換模塊(202)用來將平均訪問并發(fā)度矩陣進(jìn)行最大最小轉(zhuǎn)換；平均訪問并發(fā)度矩陣搜索模塊(203)用來從轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣搜索多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式；多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布模塊(204)用來利用多數(shù)據(jù)中心空間數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)模式將空間數(shù)據(jù)分布式的分布存儲(chǔ)到地理信息系統(tǒng)的所有服務(wù)器。

如圖4所示，空間數(shù)據(jù)平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元(300)進(jìn)一步包括訪問日志信息抽取模塊(301)、訪問間隔計(jì)算模塊(302)和平均訪問連續(xù)度計(jì)算模塊(303)。其中，訪問日志信息抽取模塊(301)用來按照多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式，從訪問日志信息中抽取各服務(wù)器存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)的子訪問日志信息；訪問間隔計(jì)算模塊(302)用來利用抽取的子訪問日志信息計(jì)算空間數(shù)據(jù)的平均訪問間隔距離；平均訪問連續(xù)度計(jì)算模塊(303)用來利用空間數(shù)據(jù)的平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離，計(jì)算空間數(shù)據(jù)的平均訪問連續(xù)度。

如圖5所示，空間數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)組織單元(400)進(jìn)一步包括連續(xù)存儲(chǔ)規(guī)模計(jì)算模塊(401)、連續(xù)度排序模塊(402)和連續(xù)存儲(chǔ)組織模塊(403)。其中，連續(xù)存儲(chǔ)規(guī)模計(jì)算模塊(401)用來根據(jù)空間數(shù)據(jù)大小和高效磁盤i/o需求，計(jì)算需要連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)數(shù)量；連續(xù)度排序模塊(402)用來以任意空間數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，根據(jù)平均訪問連續(xù)度對(duì)所有其它空間數(shù)據(jù)的連續(xù)度進(jìn)行排序；連續(xù)存儲(chǔ)組織模塊(403)用來將基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件和按照空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)規(guī)模及按照平均訪問連續(xù)度高低選擇的其它空間數(shù)據(jù)文件一起連續(xù)存儲(chǔ)于地理信息系統(tǒng)服務(wù)器中。

如圖6所示，本發(fā)明方法的具體實(shí)施過程的步驟如下。

(1)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度計(jì)算。

本步驟進(jìn)一步包括：

①利用訪問日志信息記錄模塊(101)，記錄并獲得分布式地理信息系統(tǒng)中用戶對(duì)空間數(shù)據(jù)的訪問日志信息。所述的訪問日志信息為按照用戶訪問時(shí)間順序記錄且包含對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件索引。

設(shè)f＝{f1,f2,…,fn}為存儲(chǔ)的所有空間數(shù)據(jù)文件的集合，fn表示第n個(gè)空間數(shù)據(jù)文件，n為空間數(shù)據(jù)文件的標(biāo)識(shí)，n＝1,2，…n；n為空間數(shù)據(jù)文件的總數(shù)量。分布式地理信息系統(tǒng)按照時(shí)間順序記錄用戶訪問的空間數(shù)據(jù)文件的標(biāo)識(shí)，并以a＝(a1,a2,…,am)的形式保存在內(nèi)存中或以文件或數(shù)據(jù)庫的形式保存在存儲(chǔ)器中。其中，a中元素按照用戶訪問的實(shí)際時(shí)間順序排列；am表示用戶第m次訪問的空間數(shù)據(jù)文件的標(biāo)識(shí)，即用戶第m次訪問的空間數(shù)據(jù)文件為fam，1≤am≤n；m表示用戶訪問的總次數(shù)。相應(yīng)的，記錄用戶每次訪問的絕對(duì)時(shí)間，并以t＝(t1,t2,…,tm)的形式和a一起保存，t2表示用戶第m次訪問空間數(shù)據(jù)文件的絕對(duì)時(shí)間。a和t作為用戶訪問分布式地理信息系統(tǒng)的訪問日志信息。

②利用訪問日志分段模塊(102)，根據(jù)分布式地理信息系統(tǒng)中服務(wù)器的數(shù)量，將所記錄的訪問日志信息劃分為多個(gè)子段。

設(shè)c是分布式地理信息系統(tǒng)中服務(wù)器總數(shù)。按照a中元素的順序，以c個(gè)元素為一組對(duì)a中元素進(jìn)行順次劃分，獲得若干子段a＝{a1,a2,…,ak}，其中，ak＝{ak1,ak2,…,akc}，ak表示第k個(gè)子段，k＝1,2，…k，k為子段的總數(shù)量；akc∈[1,n]，c＝1,2，…c。若a元素?cái)?shù)量不是c的整倍數(shù)，丟棄a中排列最前面的部分元素，以使剩余元素?cái)?shù)量為c的整倍數(shù)，之后再對(duì)a中元素進(jìn)行分段。

參數(shù)c通過參數(shù)輸入獲得，參數(shù)輸入方式包括但不限于文件、用戶輸入、網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)等。

③利用訪問次數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊(103)統(tǒng)計(jì)每個(gè)子段中每個(gè)空間數(shù)據(jù)文件的訪問次數(shù)。

對(duì)任意子段ak，若任意空間數(shù)據(jù)文件fn在該子段中出現(xiàn)的次數(shù)為rkn次，則rkn為空間數(shù)據(jù)文件fn在子段ak上的訪問次數(shù)。

④利用平均訪問并發(fā)度計(jì)算模塊(104)，根據(jù)從每個(gè)子段統(tǒng)計(jì)得到的各空間數(shù)據(jù)文件的訪問次數(shù)，計(jì)算所有空間數(shù)據(jù)相互間的平均訪問并發(fā)度。

對(duì)任意子段ak，空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在該子段ak上的并發(fā)度ξk(n1,n2)為：

其中，rkn1和rkn2分別為空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在子段ak上的訪問次數(shù)；n1∈[1,n]，n2∈[1,n]，且n1≠n2。

則對(duì)所有子段，空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2相互間的平均訪問并發(fā)度ξ(n1,n2)為：

(2)空間數(shù)據(jù)文件的多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布

通過空間數(shù)據(jù)多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布單元(200)，根據(jù)分布式地理信息系統(tǒng)負(fù)載均衡需求，按照空間數(shù)據(jù)的平均訪問并發(fā)度，將空間數(shù)據(jù)均勻分布存儲(chǔ)到所有服務(wù)器中。

本步驟進(jìn)一步包括：

①利用平均訪問并發(fā)度矩陣生成模塊(201)，將空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度組織成平均訪問并發(fā)度矩陣。

將所有空間數(shù)據(jù)文件相互間的平均訪問并發(fā)度，按照式(3)組織成平均訪問并發(fā)度矩陣ξ：

其中，ξ(i,j)表示第i個(gè)和第j個(gè)空間數(shù)據(jù)文件間的平均訪問并發(fā)度。

②利用平均訪問并發(fā)度矩陣變換模塊(202)，將平均訪問并發(fā)度矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

從平均訪問并發(fā)度矩陣中找到最大的平均訪問并發(fā)度，記為ξmax；令平均訪問并發(fā)度矩陣中ξ(1,1)＝ξ(2,2)＝…＝ξ(n,n)＝ξmax，即令平均訪問并發(fā)度矩陣中主對(duì)角線元素值為ξmax。將ξmax與平均訪問并發(fā)度矩陣中每個(gè)元素均相減，得到轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣ξ′：

顯然，轉(zhuǎn)換后，平均訪問并發(fā)度越高的空間數(shù)據(jù)文件，其對(duì)應(yīng)在轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣中元素值越小。反之，平均訪問并發(fā)度越低的空間數(shù)據(jù)文件，其對(duì)應(yīng)在轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣中的元素值越大。

③利用平均訪問并發(fā)度矩陣搜索模塊(203)，從轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣搜索多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式。

負(fù)載均衡的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)每個(gè)服務(wù)器內(nèi)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問并發(fā)度最小，即從轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣ξ′中，找到qx行和qx列，且對(duì)應(yīng)行和列的元素值之和最大。qx為第x個(gè)服務(wù)器中存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量，該值可根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量靈活設(shè)置。該目標(biāo)可轉(zhuǎn)換為從轉(zhuǎn)換后的平均訪問并發(fā)度矩陣ξ′中找到c個(gè)子矩陣，其行列元素之和最大。

本子步驟可采用現(xiàn)有的矩陣排列搜索法實(shí)現(xiàn)，具體過程如下：

3.1對(duì)ξ′中元素重新排列，使得ξ′的度最小，以減少搜索次數(shù)。將重新排列后的ξ′記為ξ′'，將空間數(shù)據(jù)文件的多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式記數(shù)器初始化為0。

3.2從ξ′'第1行開始，計(jì)算當(dāng)前行x中非零元素長度，即當(dāng)前行中非零元素的數(shù)量，記為lx。

3.3以ξ′'中當(dāng)前行x中第一個(gè)非零元素為頂點(diǎn)，取大小為lx×lx的上三角矩陣，記為ux。

3.4遍歷當(dāng)前上三角矩陣ux中元素，找出最大元素，將該最大元素所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)空間數(shù)據(jù)文件在第x個(gè)服務(wù)器上的分布存儲(chǔ)模式值pxij設(shè)為1，i和j為該最大元素在ξ′中的行號(hào)和列號(hào)；然后，以該最大元素為頂點(diǎn)，重新取大小為lx×lx的上三角矩陣ux，重復(fù)循環(huán)本步驟，直至找到qx個(gè)空間數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器；循環(huán)終止即獲得存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器的qx個(gè)空間數(shù)據(jù)文件的分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n，pxij＝1則表示ξ′中第i個(gè)和第j個(gè)空間數(shù)據(jù)文存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器上。分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n中，不存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器的空間數(shù)據(jù)文件，其對(duì)應(yīng)的分布存儲(chǔ)模式值缺省為0。

3.5根據(jù)所獲得的第x個(gè)服務(wù)器的分布存儲(chǔ)模式，從ξ′'中刪除存儲(chǔ)于第x個(gè)服務(wù)器的所有空間數(shù)據(jù)文件所對(duì)應(yīng)的行和列。

3.6多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式記數(shù)器加1。

3.7判斷是否找到c個(gè)分布存儲(chǔ)模式，若找到，則結(jié)束搜索，執(zhí)行步驟3.8；否則，令x＝x+1，返回步驟3.2。

3.8輸出所有服務(wù)器的分布存儲(chǔ)模式，即多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式。

④利用多數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)分布模塊(204)，根據(jù)獲得的多數(shù)據(jù)中心分布模式，將空間數(shù)據(jù)文件分布存儲(chǔ)到分布式地理信息系統(tǒng)的所有服務(wù)器中。

本步驟具體為：

根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件的分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n，其中，1≤x≤c，從分布存儲(chǔ)模式中找到qx行，且每行存在至少1個(gè)元素不為0；

將所找到的qx行的行號(hào)作為標(biāo)識(shí)，把標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)到第x個(gè)服務(wù)器中；

循環(huán)遍歷處理所有空間數(shù)據(jù)文件的分布存儲(chǔ)模式，將空間數(shù)據(jù)文件分布存儲(chǔ)到分布式地理信息系統(tǒng)的所有服務(wù)器中。

(3)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度計(jì)算

通過空間數(shù)據(jù)平均訪問連續(xù)度計(jì)算單元(300)，根據(jù)平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離，計(jì)算空間數(shù)據(jù)的平均訪問連續(xù)度。

本步驟進(jìn)一步包括；

①利用訪問日志信息抽取模塊(301)，按照多數(shù)據(jù)中心分布存儲(chǔ)模式，從訪問日志信息中抽取各服務(wù)器的子訪問日志信息。

將分布式地理信息系統(tǒng)中任意服務(wù)器記為sx，其分布存儲(chǔ)模式記為px＝(pxij)n×n。初始化服務(wù)器sx對(duì)應(yīng)的子訪問日志信息為ax＝a＝(a1,a2,…,am)和tx＝t＝(t1,t2,…,tm)。

根據(jù)分布存儲(chǔ)模式px＝(pxij)n×n，按照如下步驟遍歷px的所有行：

判斷當(dāng)前行是否存在非零元素，若不存在，將該行的行號(hào)作為目標(biāo)標(biāo)識(shí)，將ax中和目標(biāo)標(biāo)識(shí)相同的元素刪除，同時(shí)刪除tx中對(duì)應(yīng)的元素。

當(dāng)所有行遍歷完成，輸出最終的ax和tx作為服務(wù)器sx的子訪問日志信息。

遍歷所有服務(wù)器，輸出所有服務(wù)器的子訪問日志信息。

②利用訪問間隔計(jì)算模塊(302)，根據(jù)各服務(wù)器的子訪問日志信息，計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問間隔距離。

對(duì)分布式地理信息系統(tǒng)中任意服務(wù)器sx，其對(duì)應(yīng)的子訪問日志信息為ax和tx。按照tx中元素順序，以h個(gè)元素為一組對(duì)tx中元素進(jìn)行順次劃分，獲得若干子段tx＝{tx1,tx2,…,txw}，其中，txw表示第w個(gè)子段，txw＝{tw1,tw2,…,twh}，w＝1,2，…w，w為子段的總數(shù)量。若tx元素?cái)?shù)量不是h的整倍數(shù)，丟棄tx中排列最前面的部分元素，以使剩余元素?cái)?shù)量為h的整倍數(shù)，之后再對(duì)tx中元素進(jìn)行劃分分段。

考察任意子段txw，空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在子段txw上的平均訪問時(shí)間差記為dxw(n1,n2)，若空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在子段txw上同時(shí)出現(xiàn)，則dxw(n1,n2)通過兩者在txw上的絕對(duì)時(shí)間相減得到，否則設(shè)dxw(n1,n2)＝1。由此，則空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在服務(wù)器sx上的平均訪問間隔距離λx(n1,n2)為：

參數(shù)h為用戶訪問空間數(shù)據(jù)文件時(shí)的瀏覽路徑深度，即根據(jù)用戶當(dāng)前訪問狀態(tài)，預(yù)測(cè)得到的用戶未來訪問路徑的最大步數(shù)。相關(guān)研究表明，h一般在5～10內(nèi)取值。本發(fā)明中，h通過參數(shù)輸入獲得，參數(shù)輸入方式包括但不限于文件、用戶輸入、函數(shù)參數(shù)等。

③利用平均訪問連續(xù)度計(jì)算模塊(303)，根據(jù)平均訪問并發(fā)度和平均訪問間隔距離，計(jì)算空間數(shù)據(jù)的平均訪問連續(xù)度。

對(duì)分布式地理信息系統(tǒng)中任意服務(wù)器sx，其對(duì)應(yīng)的子訪問日志信息為ax和tx，計(jì)算空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在服務(wù)器sx上的平均訪問并發(fā)度ξx(n1,n2)：

計(jì)算ξx(n1,n2)時(shí)，先按照ax中元素順序，以h個(gè)元素為一組對(duì)ax中元素進(jìn)行順次劃分，獲得若干子段ax＝{ax1,ax2,…,axw},若ax元素?cái)?shù)量不是h的整倍數(shù)，丟棄ax中排列最前面的部分元素，以使剩余元素?cái)?shù)量為h的整倍數(shù)，之后再對(duì)ax中元素進(jìn)行劃分分段。rwn1和rwn2分別為空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在子段axw上的訪問次數(shù)。

則空間數(shù)據(jù)文件fn1和fn2在服務(wù)器sx上的平均訪問連續(xù)度γx(n1,n2)為：

(4)空間數(shù)據(jù)文件的連續(xù)存儲(chǔ)組織

通過空間數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)組織單元(400)，根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度，將分布式地理信息服務(wù)器中空間數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)組織。

本步驟具體為：

①利用連續(xù)存儲(chǔ)規(guī)模計(jì)算模塊(401)，根據(jù)空間數(shù)據(jù)文件大小和高效磁盤i/o需求，計(jì)算需要連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量。

單個(gè)空間數(shù)據(jù)文件大小fsize可以自動(dòng)檢測(cè)文件大小獲得。高效磁盤i/o需求指為減少磁盤讀取數(shù)據(jù)的移動(dòng)距離，并實(shí)現(xiàn)高效的磁盤空間利用，所采用的磁盤分片存儲(chǔ)空間大小記為dsize。磁盤分片存儲(chǔ)空間大小通過參數(shù)輸入，參數(shù)輸入方式包括但不限于文件、用戶輸入、函數(shù)參數(shù)等。

基于單個(gè)空間數(shù)據(jù)大小fsize和磁盤分片存儲(chǔ)空間大小dsize，計(jì)算單片可以需要連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件數(shù)量表示上取整。

②利用連續(xù)度排序模塊(402)，以任意空間數(shù)據(jù)文件為基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件與其他空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度，對(duì)所有其他空間數(shù)據(jù)文件進(jìn)行排序。

對(duì)分布式地理信息系統(tǒng)中任意服務(wù)器sx，得到存儲(chǔ)在該服務(wù)器sx上的任意空間數(shù)據(jù)文件fn1和其它存儲(chǔ)在該服務(wù)器sx上的所有空間數(shù)據(jù)文件的平均訪問連續(xù)度γx(n1)為：

γx(n1)＝(γx(n1,1),γx(n1,2),…,γx(n1,n))(8)

設(shè)γx(n1,n1)＝0，按照從大到小的順序?qū)Ζ脁(n1)中元素重新排序，并輸出。同時(shí)記錄重新排列后的空間數(shù)據(jù)文件序號(hào)。

③利用連續(xù)存儲(chǔ)組織模塊(403)，根據(jù)磁盤存儲(chǔ)容量，將基準(zhǔn)空間數(shù)據(jù)文件和按照連續(xù)度高低選擇的其它空間數(shù)據(jù)一起連續(xù)存儲(chǔ)于分布式地理信息系統(tǒng)服務(wù)器中。

對(duì)分布式地理信息系統(tǒng)中任意服務(wù)器sx，按照如下步驟執(zhí)行：

(a)從當(dāng)前γx(n1)中選擇一個(gè)最大值，n＝1,2，…n，將該最大值對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件序號(hào)記為nmax；

(b)以序號(hào)為nmax的空間數(shù)據(jù)文件為基準(zhǔn)，重新獲得γx(n1)，從γx(n1)中選擇前(h-1)個(gè)元素，將該(h-1)個(gè)元素對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件和序號(hào)為nmax的空間數(shù)據(jù)文件順序存儲(chǔ)于服務(wù)器sx的磁盤上。具體的存儲(chǔ)方法為：按照當(dāng)前γx(n1)中順序，將獲得的h個(gè)空間數(shù)據(jù)文件以h0個(gè)為一組進(jìn)行分組，剩余不夠1組的空間數(shù)據(jù)文件不分組，將所獲得的各組空間數(shù)據(jù)文件連續(xù)存儲(chǔ)于服務(wù)器sx的不同磁盤分片上；

(c)將連續(xù)存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)文件所對(duì)應(yīng)的所有平均訪問連續(xù)度設(shè)為0，返回步驟(a)，繼續(xù)執(zhí)行直至當(dāng)前γx(n1)中所有元素均為0或其中不為0的元素?cái)?shù)量小于h0，若當(dāng)前γx(n1)中不為0的元素?cái)?shù)量小于h0，將這些不為0元素所對(duì)應(yīng)的空間數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)于同一磁盤分片。